消防水系统设计

试论消防水系统水源优化改造 篇3

消防水系统是保证城市正常运转、企业安全生产的关键性手段。一方面, 其供水能力和稳定运行是预防及扑救火灾事故的基础。另一方面消防水系统也是避免火灾事故进一步扩大的有效设施, 是扑救工作成败的关键。所以, 各企事业单位必须加强对消防水系统建设的优化及维护。消防水系统水源作为系统中最关键的部分, 更应该不断对其进行优化改造。使其不仅满足火灾扑救要求, 还能够节能节源。做到能源利用最大、最优。

2 消防水系统

2.1 基本组成

消防水系统即是以水作为灭火剂的城市建筑及企业生产的消防系统。根据不同场合、不同使用要求, 消防水系统的组成一般较为复杂。但是大体上主要包括以下两个部分:

(1) 消火栓给水系统。该系统由消火栓箱、消火栓泵、给水压力管道及控制阀门、稳压泵、稳压罐、水枪头、消防水带、栓头、消防卷盘以及阀门、水泵接合器等组成。另外, 部分建筑还会使用高位水箱。消火栓给水系统使用的水源一般即为市政供水, 发生火灾时, 灭火组件直接与管道连接进行扑救工作。

(2) 自动喷水灭火系统。该系统又可分为预作用系统和湿式系统, 主要依照环境温度进行设置。其中, 湿式系统主要包括稳压泵、喷淋泵、高位水箱、湿式报警阀组、管件、湿式阀压力开关、延时器、稳压罐、水流指示器、自动排气阀、水泵接合器一系列组件。而预作用系统主要包括预作用阀、预作用报警阀组、水力警铃、空压机等元件及其他湿式系统所包含的部分。

2.2 水源状况

根据《建筑设计防火规范》、《民用建筑水灭火系统设计规程》等相关规定, 当市政给水干管允许从外部直接吸水时, 消防水系统应直接通过水泵从室外给水管网吸水。即消防水系统水源即为市政管网供水。但是直接吸水时, 取水水泵的扬程应综合考虑室外给水管网所能承受的最低水压;当生活、生产用水量最大时, 市政供水仍能满足消防用水量, 此时宜直接从市政管网吸水。也就是说, 目前绝大部分城市消防水系统水源仍然以市政供水管网为主。如上海市已经取消部分建筑物的消防水池, 消防水基本上均来自于给水管网。

3 消防水系统水源优化

3.1 转变水源来源

前文已经介绍, 目前多数城市的消防水源均为市政供水管网。但是对于企业消防水系统而言, 把所有的消防水全都定位于管网是不现实的。因为这样一来, 一方面会增加用水额度, 并在流经管道时造成污染。另一方面, 企业巨大的用水量也会给市政管网带来不小的压力。所以必须转变水源来源。以上海某企业为例, 由于该企业消防用水一度超标, 因此通过方案设计, 决定将水源由原来的市政供水转变为企业澄清池出水。整改方案分三步走: (1) 根据企业内部生产用水量及循环水量, 敲定以出水量大的澄清池作为水源, 并将消防水系统接头接至澄清池。同时保留原管网接头。 (2) 将生活消防水箱和生产消防水箱分开设置, 以优化水利用率。 (3) 增加消防蓄水量, 提高安全性能。经改造后的系统如图1所示。实践证明, 该系统不仅能够满足消防要求, 而且大大降低了对管网供水的使用量。

3.2 优化管网系统

目前, 我国对室内消防给水系统基本规定如下: (1) 与其他给水系统分开设置。 (2) 管道宜布置成环状。 (3) 环状管网进水管的引入管应不少于2根, 当其中任一根发生故障时, 另外引入管必须能够保证消防用水量以及水压的要求。因此, 我们既可以采用区域集中消防给水系统, 也可以采用联合给水系统。这样一来, 不仅可提高水源水的利用, 而且还可以大大降低消防水系统的布置成本。笔者经过调查, 将管网优化方案大致分为以下四点:

(1) 分区布置消防水系统, 并在各区内设置阀门, 以便于控制和局部检修。同时对消防水系统内的所有消防栓消漏, 更换喷淋系统中不合格的水力自控阀门, 降低外漏。

(2) 分区控制喷淋水系统。以便于消防水系统水源供应, 消除泄漏隐患。

(3) 增设消防水炮和排水阀。这主要针对消防系统中的关键部位, 以适应扑救要害部位的初期火灾事故, 并解决系统检修及排水困难, 消除消防隐患。

(4) 增设压力表, 便于控制水压和系统检查。

3.3 泵区改造

对消防水泵及取水水泵进行改造也是优化消防水系统水源的主要方法之一。可从以下三个方面入手: (1) 改造压力联锁, 消除其安全性较差的部分。以实现消防水系统中各个部分泵的间歇性工作。 (2) 更换部分保压泵。即保证每台保压泵的供水能力在可接受范围内。从而避免因系统压力低而导致的消防泵联锁启动。 (3) 改造与系统联用的电气系统、排气系统及仪表系统等。但是在泵区改造时, 要密切注意管道及其他配件的走向的布局。因为泵区管道的走向较为复杂且零件较多, 稍有不慎可能会造成系统瘫痪。在改造过程中必须严格规章制度, 重点防护。

3.4 优化设计消防水箱 (池)

该改造方案主要是将生活水箱、消防水箱、工业水箱分开设置, 也可将消防水箱和工业水箱联合设置。主要方法是在原有的互相连通的水箱之间加装新一路连通管。但是在消防水箱改造过程中, 要首先配备充足的储备水量, 并做好城市消防水的接替工作。

另外, 还可以使用无负压给水设备, 替代原先广泛使用的消防水池。一方面, 除了可以减少消防水系统用水量。还可以节约建设资金, 节省市政 (企业) 大量空间。并简化设计, 从而减少不必要的专业协调矛盾。同时, 可有效防止水的二次污染, 降低喷头和报警阀损坏几率, 提高消防系统可靠性。另一方面, 充分利用市政水压, 可大大缩小消防泵电机功率, 做到投资节省、节能降噪。而且由于无负压给水设备运行时全封闭, 因此能显著减少“跑、冒、滴、漏”等现象发生。

4 结束语

除了文中所述的四种改造方案以外, 我们还可以从优化水源水质、充分利用市政中水、改造消防水系统等方面入手。随着社会经济的迅速发展, 人们对消防水系统安全稳定关注程度将会越来越高, 这不仅对消防设计人员提出了更高的要求, 也给市政工作带来了挑战。因此, 优化消防水系统水源, 还需要各个相关领域人员的配合, 如此才能做到水源利用最大化, 消防水系统最优化。

摘要：消防水系统水源优化改造是目前市政供水、企业给水迈向环保节能道路的重要步骤之一。本文结合笔者工作经历, 从分析消防水系统的组成及其供水水源现状入手, 探讨水源优化改造的可行路径。以期为进一步优化消防水系统提供一些帮助。

关键词：消防水系统,水源,优化改造

参考文献

[1]《建筑设计防火规范》 (GB50016-2014) .

[2]《消防给水及消火栓系统技术规范》 (GB50974-2014) .

[3]夏伟光.无负压给水设备用于消防给水系统[J].消防科学与技术, 2009, 28 (11) .

[4]佟继东.消防水系统改造设计分析[J].电工技术, 2006 (6) .

[5]曾文庆, 古才荣.稳高压消防水系统改造方案优选[J].安全、健康和环境, 2003, 3 (7) .

消防水系统设计 篇4

关键词：消防水系统,供水可靠性,环网供水结构

1 引言

消防水系统供水可靠性是预防火灾及处理火灾事故的关键[1]。而电厂的机电设备在运行过程中, 存在一定的机械损耗或电磁损耗, 致使机电设备温度升高, 恶化机电设备的运行参数, 降低机电设备的电气绝缘水平[2]。因此, 消防水系统在电厂中的作用尤为重要。

柘溪水电厂现在采用的是双水源的干线式供水方式, 当主干道发生故障时, 消防水系统不能满足消防要求, 从而存在较大安全隐患。基于此, 本文针对柘溪水电厂现有消防水系统的特点及安全隐患, 通过增设阀门及干道, 构成了双供水源的环网供水结构, 这大大提高了消防水系统的供水可靠性及安全性。

2 消防水系统改造

柘溪电厂原消防水系统基本满足电厂的消防要求, 但针对一些实际问题, 本文主要从可靠性和安全性角度出发, 通过增设部分阀门、管道, 将原消防水系统分成多个小型环网系统, 这不仅投资少, 改造简单, 却大大提高了消防水系统供水可靠性及安全运行能力。

2.1 消防水系统现状

柘溪水电厂消防供水系统水源由山顶消防水池提供, 其储水容量280立方米, 采用坝前取水方式, 完全满足系统的供水要求。消防水系统结构如图1所示。然而原消防水系统存在以下几个安全隐患:

1) 当917阀至919阀直接主干道检修时, 需关闭917、987、919及983阀。此时开关站、135边坡高压设备区及变压器场将处于无供水状态, 然而机组处于运行状态或夏天高温季节时, 这些区域将处于高危状态, 不符合消防要求。

2) 通过921阀, 将两个干射式灭火管道构成双水源系统, 互为备用水源。但结构不稳定, 当921阀处于启动失灵, 系统将分隔成两个独立系统, 下侧消防栓区域仍为双端供水系统, 基本满足要求, 能正常工作;但上侧变压器消防水喷雾灭供水系统, 为单端供水系统, 当某一阀门堵塞或故障时, 系统将处于瘫痪状态。

3) 当921阀处于故障或检修状态时, 需将921阀水管两端阀门关闭, 下侧消防栓区域, 需关闭左侧供水总阀及924阀, 使左侧处于停水状态, 不能满足消防要求;而消防系统上侧, 此时为单供水系统, 无备用水源, 且需关闭919阀, 使主变压器场处于停水状态, 火灾事故风险较高。

综上所述, 柘溪水力发电厂的消防水系统在正常情况下, 基本满足消防要求, 但系统供水可靠性不高, 且安全性存在较大风险, 需及时改造, 使之满足消防要求, 以防发生重大事故。

2.2 消防水系统改造方案

管网的供水可靠性直接关系到灭火的成功与否, 要确保消防系统的安全可靠, 一般都惯于安装环状管网, 且环网的供水可靠性较高[3]。基于此, 本文将在原有的消防水系统中, 增设部分阀门, 将其构成多个小型环网供水系统。其改造后供水系统结构如图2所示。

针对改造前存在的安全隐患, 提出如下改造方案:

1) 在917阀至919阀主干道之间增设一个干道阀, 且干道阀需靠近917阀侧。

2) 在919阀及983阀管道直接增设联通阀。

3) 在921阀旁增设旁通阀。

4) 在 (921阀) 联通管与水喷雾灭供水管接口两侧安装阀门1、阀门2;与技术供水管接口侧安装阀门3;及在阀门1、2两端安装桥式水管。

经过上述改造, 将917阀和987阀侧构成小循环系统;增设联通阀, 919阀、983阀构成循环系统, 而921旁通阀, 可避免921阀启动失灵时, 将消防水系统分隔成两个独立水系统。在接口处安装阀门1、2、3, 及桥式管道;可避免921阀故障, 检修时关闭两侧水源, 扩大停水范围。

综上, 增设阀门及管道, 将系统分成多个小循环, 降低了停水概率, 提高了系统供水可靠性和安全运行能力。

3 事故预想分析

3.1 919阀与917阀之间检修

当919阀与917阀之间检修时, 在原消防水系统中, 需关闭917、987、919及983阀。此时, 至开关站及135边坡高压设备区将处于无供水状态, 加之运行设备发热及夏天高温状态下, 系统安全隐患尤为严重。同时919阀右侧消防系统由921联通阀供水, 可保证供水可靠性, 但983阀关闭, 至变压器场的供水停止, 将处于高危状态。

若“干道阀”设在919阀门侧, 当干道需检修时, 仍需关闭917及919阀 (或干道阀) , 此时987侧将停水, 致使开关及135边坡高压设备区存在安全隐患。

在919及983阀之间增设“联通阀”。当干道处于检修时, 只需关闭“干道阀”、919及983阀, 此时, 987阀侧仍由917阀供水, 可保证开关站及135边坡高压设备消防水系统供水可靠性。而至变压器场的906阀, 可由921阀通过“联通阀”构成环网供水系统。

综上, 通过增设“干道阀”及“联通阀”, 可以将整个消防水系统分成多个小环网供水系统, 提高了消防供水可靠性。

3.2 921阀启动失灵

当921阀启动失灵时, 将两个主供水管道分成两个独立供水源的干射式结构, 增大了消防水系统安全隐患。此时消防水系统上侧, 通过水雾喷灭供水总管向消防水池取水, 是典型单水源干射式结构, 若某阀门被堵塞, 系统将处于瘫痪状态。

基于此, 在整个消防系统中, 921阀门处于至关重要的地位, 因此, 需增设“旁通阀”, 以提高系统的整体性, 及供水可靠性。

3.3 921阀检修或清洗

921阀检修或清洗时, 需关闭管道两端进水阀。技术总供水管左侧需关闭总进水阀及924阀, 使左侧整体处于停水状态;而消防系统上侧需关闭919阀, 致使主变压器场处于停水状态, 不符合电厂消防系统要求。当在921阀管道接口处两侧分别安装阀1、阀2;在下侧接口处安装阀3, 具体见图2。

改造之后, 当921故障或检修时, 只需关闭阀1、阀2、阀3及922阀。此时, 上侧消防水可以经过水喷雾灭供水管及桥式管道给右侧主变压器场提供水源, 可有效保证消防供水可靠性;而下侧消防栓区域, 仍为双端供水的消防水系统, 满足消防供水要求。

4 结论

1) 本方案中, 对原消防水系统结构未作较大变动, 仅增设了几个阀门及管道, 检修部门能在较短时间完工, 对安全生产不会造成较大影响, 体现了其可行性。

2) 增设的阀门将电厂重要的消防区域划分成几个子区域, 避免因部分区域检修而造成大面积消防系统故障或瘫痪, 这不仅便于维修, 而且进一步提高了系统的可靠性。

3) 可靠性的提高, 有效地预防火灾的发生和扩大, 对企业具有较大社会效益。

本文提出的改造方案简单易行, 经改造后, 有效解决了消防水系统隐患, 极大地提高了可靠性。通过事故预想分析, 有效地证明了本方案的可行性及工程实用性。

参考文献

[1]彭友德.浅谈优化消防水系统结构提高系统可靠性[J].安全、环境和健康, 2002, 1 (2) .

[2]席江, 游度生.鱼跳水电站供水系统设计改进[J].水电站机电技术, 2000, 4.

消防水系统设计 篇5

所谓高层建筑是指10层或10层以上的居住建筑 (包括底层设商业网点的住宅) 和建筑高度超过24m的公共建筑 (不包括单层主体建筑高度超过24m的体育馆、会堂、剧院等及高层中的人防地下室) , 高层建筑由于火势蔓延迅速, 扑救难度大、火灾隐患多, 事故后果严重等原因具有较大的火灾危险性, 因此, 必须设置有效的消防系统。2007年9月, 我司在中海广场消防工程项目中中标, 承接其消防工程的全部施工任务。中海广场为大型的5A级写字楼项目, 位于CBD繁华地区, 紧邻长安街, 建筑高度为156.8米, 项目总面积达到了14.5万平米, 地下4层, 地上共分为三座主楼, 即:南、中、北楼, 其中南楼23层、中楼达到了36层, 北楼为7层。该大厦已经达到了一类防火等级要求, 在防火设施设计上共包含四大系统, 本文这里谈的是其中之一的消防水系统, 它包括室内消火栓系统和自动喷水灭火系统, 这两种消防给水系统是目前高层建筑中使用最为广泛的灭火装置。作为超高层民用建筑的消防水系统工程, 施工难度之大可见一般, 如何在施工前期理解设计图纸以及在调试阶段中控制好质量, 处理好关键工序和节点尤为关键, 下面内容将结合中海广场项目工程实例对消防水系统在高层建筑中的施工技术难点和解决方案进行阐述。

2 消防水系统工作原理的说明

消防水系统, 顾名思义是以水作为灭火剂的消防系统, 高层民用建筑中消防水系统主要分为消火栓给水系统和自动喷水灭火系统。消火栓系统由消火栓泵、稳压泵、稳压罐、给水压力管道及控制阀门、消火栓箱 (消防水带、栓头、水枪头、消防卷盘、阀门等) 、高位水箱、水泵接合器等组成。自动喷水灭火系统在高层建筑中常用的为湿式系统和预作用系统, 按环境温度的不同进行设置, 消防湿式系统由喷淋泵、湿式报警阀组 (湿式阀、管件、压力开关、压力表、延时器、水力警铃等) 、稳压泵、稳压罐、管道及控制阀门、水流指示器、信号阀、自动排气阀、喷淋头、高位水箱、水泵接合器等组成。预作用系统由喷淋泵、预作用报警阀组 (预作用阀、水力警铃、压力开关、空压机、空气维护装置、信号蝶阀等组成) 、稳压泵、稳压罐、管道及控制阀门、水流指示器、信号阀、排气电磁阀、空压机、喷淋头、高位水箱、水泵接合器等组成。在高层建筑物内, 消防湿式系统和预作用系统可以共用一台喷淋主泵、一台喷淋备泵、两台稳压泵和一个稳压罐, 消火栓系统和自动喷水灭火系统, 可以共用一个消防水池和高位水箱。

消火栓系统工作原理:消火栓系统在正常情况下, 管路系统内充满有压水, 压力表显示管网压力, 当发生火灾时, 救援人员可以打开消防门或者直接击碎消火栓箱的玻璃, 按下启泵按钮, 消防报警系统将会联动启动消火栓泵给系统供水, 或者采用中控室收到信号后, 手动启动消火栓泵给系统管网供水, 此时, 连接好消防水带和枪头就可以实施喷水灭火, 火情较小时可使用消防卷盘进行喷水, 火灾结束后, 水泵停止, 系统恢复正常。

自动喷水灭火系统中湿式系统和预作用系统工作原理有所不同, 湿式系统正常情况下管路内充满有压的水, 压力表显示工作压力, 当发生火灾时, 喷头处温度达到一定温度时, 即喷头破裂温度, 常为68℃或74℃, 喷头破裂开始喷水灭火, 湿式系统管网压力开始降低, 湿式报警阀工作, 水流指示器、压力开关动作, 水力警铃鸣响, 中控室收到报警信号, 当压力一开始降低时, 稳压泵开始工作, 补充管网压力, 当压力持续降低, 喷淋泵开始工作, 当火灾消除后, 喷淋泵停止工作, 中控室报警信号复位后将各设备及管网回复至工作状态。预作用系统在正常情况下, 管网内充满有压空气, 压力一般不超过0.03MPa, 由空气压缩机 (一用一备) 通过补气阀以稳定的速度向管网补气, 当管路系统空气压力降低过大时, 预作用阀低气压报警, 中控室将会收到报警信号, 说明管路中有泄漏, 查明原因, 排除故障, 中控室复位即可;当预作用系统控制区域确有火灾发生时, 烟感报警, 火灾报警控制器有信号给预作用阀, 预作用阀打开向管网内注水, 同时压力开关工作, 水力警铃鸣响, 中控室会收到预作用阀打开的报警信号, 与此同时, 火灾报警控制器会打开该区域内管道最高处的自动排气阀, 以能让水迅速充满管网, 当火灾处喷淋头周围温度升至破裂温度, 喷头破裂开始喷水灭火, 此时管路系统压力降低, 会重复湿式系统联动启泵的动作, 待火灾消除后, 系统复位。

3 施工技术难点分析

高层民用建筑消防水系统中遇到的最大问题就是减压与防超压问题, 建筑物高度越高, 相应管道承载的压力就会越大, 对于消防管道和设备的承载负荷和使用寿命都是很大的考验, 因此消防水系统的分区调试和整体系统的调试将是系统日后运行质量保证的关键。通过分区调试可以确定减压阀和安全阀合理的压力范围, 经过系统整体调试的效果再进一步准确调节阀门的压力值。

管道、设备及配套阀门安装完成, 相关管道压力试验 (强度试验、严密性试验、管道水冲洗) 合格, 水泵单机调试运转正常, 进入消火栓系统、自动喷水灭火系统分区调试阶段。利用屋顶水箱里的水作为水源, 通过稳压管作为传输管将水分别灌入系统管网, 必须引起注意的是注水过程中传输管道必须设有减压阀组, 通常情况下, 每隔60-80米一组, 每组减压阀处配有专人在场查看, 管网的最低端处也应派专人监视, 并保持通讯畅通, 管网注水初期应将流量控制到较小范围, 待整根传输管满水后可逐渐加大, 防止水流冲击力给管道带来的损伤, 管网注水应先从管网最低处开始, 由下而上进行, 当水流进入减压法组的同时按设计压力值进行调节, 完成粗调。系统管网灌满水后分区进行调试, 直至管网符合设计工作压力范围。调节消防水泵的安全阀前, 应检查水泵的运转是否良好, 配件是否完整, 压力表是否可靠, 检查完毕后, 关闭接至系统管网处阀门, 打开水泵泄水阀, 启动消防水泵, 然后逐步关闭泄水阀, 将安全阀调节到规定值即可。然后进入整体调试阶段, 启动消防泵给管网加压, 根据最不利点压力表值再次调节相应减压法组, 达到设计要求, 使整套消防水系统运行可靠。

因为高层建筑消防水系统管网不同于低层建筑, 屋顶水箱间连接稳压管的竖向管段自然压力非常大, 低区管网的稳压依靠立管自然重力产生的压力即可, 高区管网则需使用稳压泵来补压稳压。另外, 高层建筑消防水系统管道中和设备配套阀门较多, 分为常开和常闭型, 并设置标识牌进行说明, 它对后续整套系统的运行起着至关重要的作用, 因此必须加强对其和压力表的监视和维护工作。

4 施工中的问题与处理措施

(1) 消防管道支架在没有吊顶封闭的情况下通常效果都不美观 (例如:地下车库等) :根据建筑给排水施工图集制作管道支架, 统一尺寸下料, 刷好防锈漆后晾干, 安装时将固定支架 (角钢) 和吊架 (槽钢) 凹槽朝向保持一致, 调正。

(2) 管道遇到钢结构梁, 无法提升管道标高:目前, 高层建筑结构设计中使用复合结构的情况较多, 如果采用钢结构作为结构梁时, 可经过承载力验算后将工字钢开大于管径两号以上的圆孔并加固, 消火栓管道和喷淋管道都可以穿过钢梁安装, 很大程度上提升了装修吊顶的标高, 节约了空间。

(3) 高层建筑消防水系统管道压力试验和水冲洗试验工作量较大, 费时费力:依靠屋顶水箱注水进行压力试验, 大大提高了效率, 施工过程提前将稳压管安装完成并与系统相连。这样进行压力试验时, 就可以采用屋顶水箱的水最为水源, 将稳压管作为注水管, 分层分区将水注满并产生一定压力后, 集中进行压力试验, 但需注意到的是, 在此过程中注水必须经过可靠的减压处理, 否则对管道损伤较大并容易造成管道破裂跑水, 其次集中打压需要检查巡视的人员较多, 避免处理跑水不及时造成损失的情况。

(4) 消防水池出水口位置与水泵吸水口偏差, 无法连接:如果出现水泵基础和消防水池吸水口偏差较大无法连接, 而水泵安装位置又不可移动时, 可以考虑安装大于出水口直径2倍以上的吸水母管 (常采用无缝焊接钢管配以盲板) 来作为连接水泵吸水口和水池出水口的媒介。

(5) 减压阀组的日后维修问题:高层民用建筑消防水系统中配有大量的减压阀组, 减压阀常规都连接过滤器使用, 为了便于维修方便配以阀门和旁通管, 但由于管网中水压较大, 检修时, 旁通管道没有减压措施却承载较大压力, 因此为了安全因素考虑, 减压法组应采取双减压阀安装, 即一用一备。

5 结论

随着社会经济的发展, 建筑高度和面积的不断增加是挑战消防水系统运行稳定性的一个重大问题。消防水系统在一个建筑中承载着重要的灭火作用, 如何解决消防水系统在高层建筑中的应用问题成了一个越来越值得探讨的问题, 以中海广场项目为例, 除了系统设计符合规范要求, 分区合理, 更应从施工中每个细节上保障其质量, 主要实施方法如下:1.设计图纸须经过严密细致的深化, 施工方案必须在保证施工质量上切实可行;2.从材料甄选, 设备选型方面下手, 不但适用还要确保质量;3.施工安装质量的严控, 对于面积大, 层高高的建筑, 施工质量的任何一个环节出现问题都可能酿成巨大损失和危险, 加强施工过程中关键节点的把控, 制定质量难点的控制措施尤为重要;4.通过消防水系统管道的注水、压力控制及调节 (增压、减压、稳压、防超压) 和系统调试来保障系统投入使用后运行良好;5.使用单位工作人员对消防水系统的后期维护和保养工作也是其使用可靠性和耐久性的关键性问题。一系列完善的保障措施得到实施后换来的是一套运行良好并且可靠的消防灭火系统, 它可以有效的保障建筑物的消防安全, 给人民则是带来的是人身和财产安全的保证, 因此, 意义十分重大。本文中并未提及高层建筑物消防水系统使用的耐久性 (使用寿命) 问题, 根据目前施工经验, 高层建筑物消防水系统的使用寿命问题包含多方面因素的影响, 这也将是未来技术质量部门、设计单位、施工单位、物业管理单位、材料设备厂家共同合力并需要通过反复实践来验证的课题。

摘要：随着建筑结构风格的多元化以及建筑高度的日益增长, 建筑防火灭火问题已经日益严峻, 因此, 在多层民用建筑设计中, 消防水系统则成为了火灾发生时灭火的关键。由于市政给水管网压力经常不稳定, 不能满足消防水系统设计所需用水管网的压力, 所以需将室内消火栓系统、自动喷水灭火系统分别设置一用一备的消防水泵, 消防水泵的吸水口接至水池, 同时设置消防增压稳压系统水泵, 以保证给水管网正常的工作压力, 高度较高的建筑还应根据高度需要增加设置消防水泵。着重介绍了被广泛应用在高层民用建筑中的室内消火栓系统与自动喷水灭火系统的工作原理、消防水灭火系统工程施工过程中的注意事项, 及在施工过程中容易出现的重点难点技术问题和处理措施。

关键词：建筑高度,消火栓系统,自动喷水灭火系统,管网,消防水泵

参考文献

[1]中国计划出版社.高层民用建筑设计防火规范[M].北京:中国计划出版社, 2005.

[2]辽宁省建设厅.建筑给排水及采暖工程施工质量验收规范[M].北京:中国建筑工业出版社, 2002.

[3]中国计划出版社.自动喷水灭火系统施工及验收规范[M].北京:中国计划出版社, 2005.

消防水系统设计 篇6

近年来随着我国经济高速发展,建筑业成为了带动经济的领头羊,高层建筑在中国城市大量涌现,建筑高度更是屡创记录。近百米甚至超百米的高层建筑人们已经习以为常,在一些地级市现在都很容易见到,大都市内甚至超高层建筑都比肩林立。高层建筑的兴起,对消防安全也提出了更高的要求,原有的消防系统无法满足新建高层建筑的消防要求,于是消防系统也跟着建筑高度的增加变得越来越复杂。由于我国高层建筑的发展也仅仅是近几年的事情,与发达国家相比发展时间较短,技术积累相对较少。所以在高层消防系统的设计和施工中明显经验不足,对一些细节把握也不够充分。下面简单谈谈消防供水系统常见的几个通病,希望共同找到解决方法。

1存在通病

消防供水系统为建筑内整个消防系统的重要部分,是为满足建筑消防用水而设置的系统,它不仅要满足建筑消防对水量的要求,而且要满足水压的需求。如果消防供水系统出现问题将无法保障火灾时的消防供水,会对建筑物内人员的人身安全造成严重的威胁,如2011年底济南市和平路某小区高层建筑的室内消火栓系统无水,直接导致了火灾的蔓延加大了火灾损失。消防供水设备即消防泵则是消防供水系统的心脏,设备选型的正确与否将直接决定着整个消防系统的成败。如果设备选择了错误的型号,消防系统可能出现供水不畅、管道超压等问题。

2分析解决问题

2.1 消防系统管道超压

在近年来的工程项目中消防系统管道超压是出现最多的问题,因为它是一个系统内各设备配套的问题,牵扯到消防主泵、增压稳压装置及安全阀等多种设备和管件。第一种超压的情况是在火灾初期消防系统的实际用水量小于系统设计供水流量,由于水泵的水力曲线特性,当流量偏小时会出现较大的扬程,所以容易造成管道超压。这种情况《高层民用建筑设计防火规范》第7.5.6条已经作出了明确规定,要求选用恒压泵或水力曲线平直的水泵,并根据需要设置安全阀及其他泄压措施,来保证消防管道系统不出现超压问题。管道超压还有第二种情况,这种情况其实不能算严格意义上的超压问题,而是由于各种设备选型偏差造成的假象。在一些新建工程运行调试的时候,消防管道的安全阀总是泄水报警,经过排查发现问题出在安全阀的压力设定上。举例说明:

济南市高新区某高层住宅,消防主泵选用恒压型消防泵,泵出口压力1.26 MPa,所有消防管路均按照工作压力1.26 MPa进行设计。但由于高位水箱无法满足最不利点压力要求,为保证最高处消火栓的充实水柱,系统在消防泵房(位于地下车库)内设置了一套增压稳压装置。增压稳压装置选型计算如下:

消防所需压力:P1=1.17 MPa;

消防泵启动压力:P2=(P1+0.1)/0.85-0.1=1.39 MPa;

增压泵启动压力:P3=P2+0.03=1.42 MPa;

增压泵停泵压力:P4=P3+0.05=1.47 MPa。

其中,P1为增压稳压设备最低工作压力,其值应满足消防给水系统最不利点所需的消防压力,当计算P1值时应注意,计算管道系统沿程和局部损失所用的流量,应为火灾初期消防用水量,如消火栓系统为两股消火栓流量2×5(L/S)=10(L/S)或2×2.5(L/S)=5(L/S),自动喷水灭火系统则为5个喷头流量,一般采用5×1(L/S)=5(L/S)。

由上面的计算数据可以看出,整个消防管道系统在平时压力一直保持在1.42 MPa～1.47 MPa之间,比系统设计的工作压力1.26 MPa要高出许多。这时如果安全阀按系统压力1.26 MPa设置工作压力,必然出现管道超压阀体开启泄压的假象,所以安全阀应按系统平时的最高压力1.47 MPa确定工作压力,这样才能保证安全阀在正常情况下不会错误泄压。同时需要注意的是消防系统管道也应按1.47 MPa确定工作压力,并按此进行打压试验,如果压力超过管材承压,应提高管材承压等级,以确保工程安全。

2.2 消防系统无法供水和供水不足

消防系统无法供水和供水不足大部分问题的出现是由于后期管理不善造成的,但也有一部分问题是前期失误造成的。消防设计中消防供水系统出现问题一般是消防供水设备选型失误,选用了偏小的设备型号,造成设备供水压力无法抵消管路的阻力,保证末端用水设备的水量和压力要求。出现这种问题主要有以下三个原因:1)计算系统管道阻力时出现错误,或漏算阻力项;2)末端用水设备流量和压力计算量不足;3)未考虑设备连接造成的性能下降。在日常的消防设计工作中,只要严格按规范及技术手册一步步计算,前两个问题一般不会出现,在此不再阐述。需要注意的是第三个问题,当消防供水系统采用数台水泵并联供水时,由于水泵的并联,每台泵均向出口管道内供水,造成管道内水流扰流增多,从而造成水泵的流量下降。需要说明的是,此处的流量下降与管网特性无关,纯粹是因为泵并联相互之间影响造成的,不可用H—Q曲线图进行分析。并联后水泵的扬程变化不大,可按管网压力计算值直接选取。但水泵并联造成单台水泵实际流量小于理论计算流量,且随着并联水泵台数的增加,单台水泵的流量衰减逐渐增大。所以在水泵选型时应适当加大水泵的流量,考虑一部分富余量。 当两台水泵并联时可按每台水泵富裕量为1 m3/h～3 m3/h选取,三台水泵并联时可按每台水泵富裕8%选取,四台水泵并联时可按每台水泵富裕9%选取。水泵流量的富余量应随水泵并联台数的增加而增加。

3 结语

通过上面的分析可以看出消防水系统在设计施工中往往存在着一些通病,通病对整个消防水系统影响巨大,不容忽视,所以在设计施工中一定要注意规范手册中没有提及的细节问题,来逐步完善消防水系统。

参考文献

[1]GB50045-95,高层民用建筑设计防火规范[S].

[2]GB50016-2006,建筑设计防火规范[S].

消防水系统设计 篇7

开设建筑消防水系统课程的目的是解决建筑物中消防供水的实际问题。这门课程集知识性和技能性于一体, 实践性很强, 要求学生既要学好理论知识, 又要具有解决实际问题的能力。而建筑消防技术以及建筑物的形式更新换代很快, 这就要求学生要具备自主学习的能力和终身学习的思想。但目前这门课的教学明显滞后于实际发展, 仍采用以教师讲授为主的教学方法, 不注重培养学生的自学能力, 学生自主、合作、探究的能力得不到发挥, 也没有机会表现。

这种只注重知识的传授和灌输、把学生视为一个纯粹的知识载体的教学方法, 忽视了对学生解决实际问题能力的培养, 使学生只是机械地吸收知识, 而不能灵活地应用。同时, 这种教学方法只注重对课本上纯理论知识的纵向挖掘, 忽视学科的横向拓展、边缘渗透, 以及与其他学科现实生活的交叉和联系, 使学生的自主性得不到有效发挥, 只能被动地接受教师所讲的知识。

二、如何在建筑消防水系统课程教学中应用任务驱动法

针对建筑消防水系统课程目前的教学状况, 以及该课程集知识性和技能性于一体、实践性很强的这些特点, 笔者认为, 应用任务驱动教学法将会有效地改善教学效果。

所谓任务驱动, 就是在学习的过程中, 学生在教师的帮助下紧紧围绕一个共同的任务活动中心, 在强烈的问题动机的驱动下, 通过对学习资源的积极主动应用, 进行自主探索和互动协作的学习, 并在完成既定任务的同时产生一种学习实践活动。采用这种教学方法, 在整个教学过程中, 学生的学习活动都必须与大的任务或问题相结合;教师必须以探索问题来引导和维持学生的学习兴趣和动机;教师必须创建真实的教学环境, 让学生带着真实的任务学习;学生必须拥有学习的主动权, 而教师在这个过程中则要不断地挑战和激励学生。

1. 结合学生特点, 精心设计任务

在实际教学中, 教师可以将任务布置放在相关知识点的讲解之前, 这种任务前置的做法可以激发学生学习的兴趣。根据教学目标、教学任务和授课学时等, 教师可以设置总体任务, 在实施中再将这一总体任务分为若干小任务。也就是说, 在教学过程中, 教师先将每一章节设计成一个大任务, 再将大任务分成若干小任务。

例如, 学习“室内消火栓给水系统”一章时, 教师可以要求学生完成自己所住宿舍楼的室内消火栓系统的设计。这一任务包含了这一章的几个知识点, 即消防水池体积的确定、系统管网的布置及管径确定、消防设备 (消火栓、水带、水枪) 型号的确定、系统所需消防泵的型号及参数的确定、如何设置消防水箱以满足系统的要求。教师可以把这5个知识点隐含在5个小任务中, 要求学生在规定的时间内完成一个小任务;每一个小任务都是根据学生现有的知识掌握情况、教学内容来确定的, 而且包含着若干具体的知识点。

2. 引导学生分析任务并提出问题

因为每一个任务都包含着新知识, 所以学生接受任务后首先要思考的就是如何去完成这些任务。教师可以把时间教给学生, 让学生思考在完成任务的过程中将会遇到哪些无法解决的问题, 并及时引导学生提出问题, 这时教师应只给出解决问题的相关途径, 引导学生自己去探求问题的答案, 这样才能较好地激发学生求知的欲望, 并培养他们主动解决问题的能力。

例如, 在讲消防设备确定的时候, 教师可以要求学生给出学生所住宿舍楼使用的消防设备的种类及型号。给出题目后, 教师首先要让学生去收集资料、观察实物, 进而启发他们积极思考, 并提出一些相关问题, 这些问题应该是他们学过的、见过的, 比如消火栓、水龙带、水枪这些是他们知道的且生活中都能见到, 但是这些设备的型号是什么他们大多并不知道, 如何确定这些设备的型号他们也不知道, 这便是隐含于任务中的新的知识点, 也是在这个任务中需要解决的问题。

3. 根据学生发现的问题及时讲授新知识

学生发现问题并提出问题后, 就会马上开始寻求解决问题的方法了。笔者认为, 新问题的解决应采取师生共同探讨的方法, 教师一边讲解一边设置思考环节, 给学生营造一种在学中问、在问中学的氛围, 这样学生的思路才能够始终跟着教师的授课内容走, 学生在思考的过程中才能够及时强化所学的知识, 完成任务时也才能够获得一种成就感。

三、采用任务驱动教学法应注意的问题

1. 把好任务设计关

在教学过程中, 任务直接影响到教学效果, 因此, 任务的设计编排非常关键。

设计任务时要有明确的目标。教师在明确学习总体目标框架的基础上, 要把总目标细分成一个个小目标, 并把每一个学习模块的内容细化为一个个容易掌握的任务, 通过这些小的任务来体现总的学习目标。

任务的设计要符合学生的特点。不同的学生接受知识的能力是不同的, 甚至存在很大的差异。因此, 教师在进行任务设计时要从学生的实际出发, 充分考虑学生的文化知识、认知能力、年龄、兴趣等, 做到因材施教。

设计任务时要注意分散重点、难点。教师在设计任务时要注意将重点、难点分散到不同的任务中, 使学生在每一个小任务中都能遇到一些难点, 掌握一些重点, 这既可以提高学生的学生兴趣, 又可以提高教学效率。

要以布置任务的方式引入有关概念, 展开教学。在传统的教法中, 教师在引入有关概念时往往是按“提出概念———解释概念———举例说明”的顺序进行的。在采用任务驱动教学法开展教学时, 教师引入新概念、新知识应以学生的认知规律为依据, 以“布置任务———介绍完成任务的方法———归纳结论”的顺序展开教学。

2. 教师必须转换角色

任务驱动教学法的基本特征就是“以任务为主线、教师为主导、学生为主体”, 因此教师必须转换角色。

转换角色有两重含义:一是教师从讲授、灌输知识转变为组织、引导学生学习;二是从教师在讲台上讲解转变为教师走到学生中间与学生交流、讨论, 共同学习。

基于这些特点, 教师要充分认识到:学生的知识不是靠教师的灌输被动接受的, 而是在教师的指导下由学生主动建构起来的;在整个教学过程中, 教师不是可有可无、无事可做, 而是比传统教学中的作用更加重要、更加不可缺少。这就要求教师要充分了解学生。在学生学习遇到困难时, 教师应该为学生搭起支架;在学生学习不够主动时, 教师要给学生提出问题, 引导学生去探究;在学生完成基本任务后, 教师要调动学生的创作欲望, 引导他们进一步完善任务创作;在学生完成任务后, 教师要及时做好评价工作。

3. 提供必要的实践条件

建筑消防水系统是一门实践性很强的课程。“百看不如一练。”学生亲自设计实际建筑物中的消防水系统远比听教师讲、看施工图有效得多。因此, 教师在对知识进行讲解、展示后, 最关键的一步就是要让学生动手实践, 使他们在实践中把握真知、掌握方法。

四、采用任务驱动教学法产生的良好效应

任务驱动教学法使学生带着真实的任务在探索中学习, 在这个过程中, 学生能不断地获得成就感, 激发起更大的求知欲望, 逐步形成一个感知心智活动的良性循环, 进而培养出独立探索、勇于开拓进取的自学能力。

摘要：课堂教学改革是教学改革的一种形式, 它不仅要改变教师的教学方法, 而且要从根本上改变学生的学习方式。而任务驱动教学法恰恰符合这一要求。任务驱动教学法使学生带着真实的任务在探索中学习, 在这个过程中, 学生能不断地获得成就感, 激发起更大的求知欲望, 逐步形成一个感知心智活动的良性循环, 进而培养出独立探索、勇于开拓进取的自学能力。

关键词：教学改革,建筑消防,任务驱动

参考文献

[1]何克抗.建构主义学习环境下的教学设计[M].北京:北京师范大学出版社, 2007.

[2][美]隆恩·弗莱著, 蔡朝旭译.如何学习[M].广州:新世纪出版社, 2001.

[3]萧树兹.教育学概论[M].北京:高等教育出版社, 1984.

纯化水系统防止污染的设计与管理 篇8

药品生产过程离不开水, 制药用水质量的高低决定了药品质量的优劣。新版GMP也提高了对制药用水的要求, 纯化水作为制药用水之一, 在其使用和备用过程中极易受到污染而变质。因此, 需要对纯化水系统从设计到管理进行严格控制, 以防止污染。制药用水系统存在很多污染风险, 它可能存在于制药用水的生产、贮存、分配输送等的全部过程和系统。虽然关于纯化水和注射用水制备的研究很多, 但是这些研究主要集中于工艺用水的前处理部分, 对于纯化水后期如何保证将达标的水贮存并输送至各使用点的研究并不多。因此, 需要在已有的理论基础和实践学习中加强对工艺用水系统防止污染的研究。

1 问题的导入

对于纯化水而言, 最理想的状态就是水系统制备出来的水全部能及时地用于工艺生产。但是, 事实上, 药品生产的不同时期, 对纯化水使用的时间、用量、温度等都不尽相同。因此, 恰当的贮存和输送方式可以有效地减少水资源浪费和降低水污染。

污染可分为外源性污染与内源性污染。最主要的外源性污染就是原水, 原水水质因制药企业的地理位置的不同而略有差异, 季节变化对水质也有影响, 目前国内大多数制药企业所采用的原水都是城市用水。内源性污染相对比较复杂, 污染途径繁多, 就纯化水贮存和分配系统可能存在的污染途径而言, 大致可包括贮罐、除菌过滤器、换热器、管道系统部件、输送泵及循环管路、各使用点等方面。

2 纯化水系统污染进入的途径分析

2.1 贮罐

贮罐材质:塑料、不锈钢、陶瓷、橡胶等均可用作纯化水贮罐的材质, 不同的材质具有不同的特点。塑料贮罐, 轻便, 投入成本低, 大多数塑料材料耐酸、耐碱、绝缘性好, 但是温度较高时, 塑料容易受热而变形, 并且随着温度的升高, 塑料材质中对人体有害的物质会逐渐融出, 融出的物质会对纯化水造成污染。陶瓷贮罐, 具有不掉色、易清洗、耐高温等优点, 但易碎是陶瓷材料作为贮罐的最致命的缺点。玻璃钢贮罐, 具有耐腐蚀、绝缘性能好、工艺简单等优点, 但是, 长期使用后耐温性差、容易老化等是其不可忽视的缺点。不锈钢材质的贮罐相比其他材质的贮罐, 综合性能相对更好些。不锈钢材料因其表面上富铬氧化膜的形成, 具有良好的不锈性和耐蚀性, 被广泛应用于制药企业的纯化水系统。

贮罐类型:纯化水贮罐有立式贮罐和卧式贮罐两种, 至于制水站到底是选择何种类别, 取决于水站的厂房的空间和高度[1]。采用卧式贮罐可能会造成贮罐里的水外排不彻底, 排不尽, 淤积在罐底的水就很容易滋生微生物和细菌, 从而对纯化水造成污染。因而采用卧式罐需要加装喷淋球, 以便于对纯化水贮罐进行清洗, 喷淋球最好是可以旋转的, 或者是万向喷淋球, 以确保清洗时每个部位都能被清洗到, 否则贮罐内将很容易藏污纳垢, 污染纯化水[1]。

贮罐容积:贮罐的大小要根据生产需求和与之相匹配的泵的能力确定。贮罐太小, 可能会导致用水高峰期时水不够用, 影响生产进度, 对企业造成损失。贮罐太大, 不仅浪费投资成本, 而且在其清洗、杀菌等方面可能会存在盲区。此外, 贮罐里的水储存周期不宜过长, 贮罐太大必然会存在某一时期用水量较小, 纯化水长期储存在罐内不循环, 促使微生物生长, 污染纯化水。

2.2 除菌过滤器

纯化水贮罐里的水被分配输送到各使用点时, 贮罐液位就会下降, 此时, 很容易引起污染, 所以《中国药典》规定, 纯化水的贮罐上需要安装除菌过滤器以防止液位降低时的污染。除菌过滤器的孔径通常是0.2μm, 疏水性材料通常采用聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯等, 过滤器要能承受消毒温度。除菌过滤器需要做完整性测试[1]。虽然除菌过滤器可以有效地防止因液位降低而引起的污染, 但是除菌过滤器对于纯化水而言本身就是一个污染源, 除菌过滤器的底部可能存在积水问题, 这容易引发微生物滋生。

2.3 换热器

换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备, 其主要种类有套管式换热器、板式换热器、管壳式换热器、双管板换热器等。板式换热器具有低成本的优势, 但因其可能存在较大的污染, 而很少在纯化水分配系统中使用。换热器在安装时, 焊缝两侧容易被污染, 焊接接头是比较薄弱的部位, 容易发生残余应力, 残余应力的发生就会致使管板开裂, 污染物就会从裂缝中进入进而污染纯化水。

2.4 管道系统部件

管道系统部件主要由管道和管子、管配件、阀门等组成。管道焊接方式有卡箍型快开式卫生连接、法兰连接、螺纹连接、焊接等, 这些方法都存在一定的缺陷, 焊接法和卡箍型快开式卫生连接法因其各自的优点, 目前被普遍应用。虽然采用了这两种 (或其中的一种) 连接方法基本可以使管道表面光滑, 然而管道内部仍有不光滑的部位存在, 这就有可能滋生微生物。

管道、阀门的材质对纯化水水质有影响, 若阀门与管道之间存在小的缝隙, 杂质、粉尘等可能会从缝隙中进去污染纯化水, 所以一般会在两者之间加一个垫片。垫片材质主要有橡胶、石墨、聚四氟乙烯 (PTFE) 、金属等, 长澳采用的垫片材质就是PTFE的。考虑到纯聚四氟乙烯垫片是一种结晶的密封产品, 对其所接触的物质几乎没有任何污染, 因而被广泛应用于食品、医药等行业中。垫片的大小要与管道的大小相适应, 否则密封性得不到保障。

2.5 输送泵及循环管路

输送泵:输送泵材质以及是否做钝化和电抛光处理, 泵类上部结构中可能存在气蚀现象, 泵体底部是否装有排水阀, 可将泵壳中的水排尽, 这些问题的存在, 将对纯化水造成污染或影响其水质要求。

循环管路:循环输送状态是把合格的纯化水送至各个使用点, 再根据p H值、电导率、回水温度等参数判断回水是否合格, 合格水打回储水罐继续循环使用, 不合格水则在回罐前排放, 以免污染纯化水储罐[2]。循环管路中的纯化水必须在完全湍流的状态下才能抑制微生物的生长, 流速过低, 就给微生物滋生提供了温床。循环管路的管道是否光滑平整, 管材是否安全无毒, 这些都会影响纯化水水质, 甚至对其造成污染。同一循环管路中, 随着取样点增加, 越到管道后面, 流量会变小, 流速随之减慢, 必然会存在流速过低的危险[2]。

2.6 各使用点

达标的纯化水在输送到各使用点时, 可能会因为人员操作不当, 使得用于药品生产的水被污染。此外, 使用点处的阀门是否是卫生级的, 阀门处是否被污染等, 都关系到纯化水的污染情况。

3 纯化水贮存和分配系统防止污染的设计与管理

鉴于纯化水的贮存和分配系统对药品生产质量有重大影响, 故而需要对其加大关注力度。由于纯化手段的不彻底性和污染的可变性以及水质检测结果的滞后性, 所以我们需要加强对纯化水系统的设计和管理, 保证水质达标。

3.1 选择合适的材质

对于材质的选择, 新版GMP要求管道、贮罐等的材质必须是无毒、耐腐蚀的。凡是与纯化水直接接触的物体, 其材质应尽可能安全无毒、表面光滑平整, 并且方便清洗消毒等。

制药企业目前广泛采用不锈钢作为贮罐和管道的材质, 这是因为不锈钢表面具有一层富铬氧化膜, 使其不易生锈和不易腐蚀。304和316L不锈钢已经成为制药企业作为管道、贮罐材质的首选[3,4]。316L不锈钢因其添加了化学元素Mo, Mo元素会与氯离子结合生成Mo OCl2保护膜, 故而具有耐蚀性和耐高温的优点, 可在苛刻条件下使用[4]。但是316L不锈钢的成本比304不锈钢的成本高, 由于贮罐体积比较大, 很多企业的贮罐采用的都是304不锈钢。对于计划采用常规钝化处理的材料, 其在整个工艺系统中材质的选择应当保持一致[1]。

选择了合适的材质之后, 还需要对其进行相应的处理, 比如钝化、抛光等, 这是为了增加材料表面的耐蚀性和光滑性。抛光不但可以去除材料表面原有的微观凸点, 防止其在纯化水水流的长期冲击下脱落而污染纯化水, 而且还可以破坏微生物借以滞留和滋生的微小空隙的“安乐窝”, 对于防止纯化水系统污染大有裨益。

3.2 选择适宜的贮罐容积

贮罐的设置是为了调节系统内用水量的不平衡, 贮罐容积的大小的设计, 除了能满足用水高峰期的需求以外, 最好还能保证贮存时间不宜过长。贮罐容积不宜过大或过小, 要根据企业的生产实际来确定。贮罐容积的大小一般根据经验式V=Qt来计算, 其中Q为连续生产时一天中每小时的最大平均用水量 (m3/h) , t为每天最大连续出水的持续时间 (h) 。这些参数的收集存在一定的困难, 可以根据纯化水的日用量的百分数进行确定[5]。

3.3 循环管路流速不宜过低

在纯化水循环系统中, 纯化水需保持湍流的状态流动方可防止其在管壁形成生物膜, 由于微生物的相对分子量比水的大很多, 因此, 纯化水必须以完全湍流的形式流动。流体流动状态是由雷诺准数Re决定的, 其相互关系如表1所示。

雷诺准数计算公式为:

式中d———管道内径, m;

v———流体流速, m/s;

ρ———流体密度, kg/m3;

μ———黏度, Pa·s。

由于流体已经确定为纯化水, 黏度和密度基本确定, 虽然密度会因纯化水温度的变化而变化, 但是影响不是特别大。所以要使纯化水以完全湍流的状态流动, 可以在设计之初增大管径, 但是管径的增大也意味着企业投资成本的增加, 并且管道变粗会使纯化水流动阻力增加, 从而使流速降低, 故一般不采取增加管径的方法来防止纯化水污染。通常我们是通过增加纯化水的流速, 来达到完全湍流的状态。长澳制药根据相关参数确定其循环管道的流速为≥1 m/s, 并配有流速监控仪。对于同一循环管路, 随着取样点的增加, 其流速逐渐降低, 这就存在污染的风险, 所以应设计为渐变缩小的管径。

3.4 换热器和阀门的选择

换热器应采用双管板式换热器, 双管板式换热器也称P型换热器, 它虽然价格贵, 但是鉴于其可以有效地防止泄漏引起的污染, 这就决定了它具有广阔的市场。阀门选择的是卫生级隔膜阀和卡箍式卫生球阀, 并且阀门在安装时放有与之大小相匹配的垫片, 增加其密封性, 防止纯化水污染。

3.5 周期性清洗和消毒

纯化水贮存及分配系统需要定期清洗及消毒, 根据长澳制药水站的相关SOP文件, 清洗主要流程为先碱洗去污, 再冲洗, 最后酸洗中和。纯化水贮存和分配系统清洗内容如表2所示。

纯化水贮存和分配系统消毒一般采用巴氏消毒法, 消毒时间为120 min。纯化水贮存和分配系统需要消毒的部件有纯化水贮罐、输送管道和各使用点, 它们的消毒周期均为2个月。表3为纯化水管道及贮罐清洗、消毒记录, 是长澳水站提供的涉及到纯化水贮存和分配系统的部分清洗消毒、记录。

3.6 定期维护和保养

鉴于纯化水的贮存和分配系统中的一些设备和部件容易损坏或老化, 因而需要定期地对其进行检修、维护和保养, 对于易损件还应定期更换, 以确保整个水系统的正常运行, 不会因为某一部件损坏而使纯化水受到污染。涉及到纯化水的贮存和分配系统的维护和保养的内容有设备供电检修, 周期为每季度;接线柱检查也是每季度一次;贮罐上方的除菌过滤器的滤芯每半年更换一次。

纯化水贮罐上方需要安装除菌过滤器, 以防止液位下降时造成水污染, 但是除菌过滤器对于纯化水而言, 本身就存在污染的风险, 需要定期更换除菌过滤器的滤芯, 尽量减少污染风险。

输送泵的上部结构中可能存在气蚀现象, 气蚀会影响到流体的正常流动, 使泵的效率显著下降, 可以通过降低吸收高度、减小吸入管阻力等方式, 来防止气蚀现象的发生[6]。另外, 输送泵需要做钝化和抛光处理, 泵底设有排水阀。

4 结语

对于纯化水贮存和分配系统防止污染的设计和管理, 不仅仅是系统硬件, 还应当包括软件和人员。硬件方面需要合理的设计、精心安装、严密验证, 确保系统达标运行, 并做好监控和及时维护保养工作;软件方面需要有相关文件作为支撑, 如药典、新版GMP、生产工艺规程、岗位标准操作规程等。

此外, 还需要做好相关记录备查。人员方面需要具备与其岗位相匹配的专业技能, 到岗前后均需要进行定期培训和考核等。

对纯化水系统防止污染进行合理的设计与管理, 不仅可以降低投资成本, 减少水污染浪费, 而且可以减少药品因为纯化水污染而导致的质量问题, 从而使企业获益。

参考文献

[1]张爱萍, 孙咸泽.药品GMP指南[M].北京:中国医药科技出版社, 2011.

[2]叶勋, 马涛, 王一敏, 等.对医药纯化水管道系统设计的探讨[J].医药工程设计, 2011, 33 (4) :19-22.

[3]李颖君.化工医药厂房纯化水系统设计[J].广东化工, 2006, 33 (7) :56.

[4]王志敏.注射用水系统的安装、验证及运行管理[J].医药工程设计, 2004, 25 (5) :13-15.

[5]冯庆, 黄浩.制药用水储存及分配系统设计[J].医药工程设计, 2010, 31 (1) :18.